一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统及方法，系统包括报文控制信息捕获模块、完整性检查模块、控制信息时序重排模块、冗余管理模块、控制信息FIFO模块、可冲刷接收FIFO模块和接收数据分发模块；方法包括时间触发/速率受限报文数据时和标准报文数据时的接收管理方法。本发明专利技术的接收报文在完成顺序完整性检查的同时，还能对时间触发网络报文进行时间完整性检查，功能可配置；通过网络报文的时序重排，简化了冗余管理模块的设计，可自适应支持单通道、双通道、三通道以及更多通道的网络报文的冗余管理，有效的将冗余帧和非冗余帧进行区分和处理；采用的可冲刷的接收FIFO缓存方式实现流水线式报文数据处理，执行效率高。

A Redundant Communication Receiving Management System and Method for Time Triggered Ethernet End Nodes

The invention discloses a redundant communication receiving management system and method for time-triggered Ethernet end nodes, which includes message control information capture module, integrity check module, control information timing rearrangement module, redundancy management module, control information FIFO module, flushing receiving FIFO module and receiving data distribution module; the method includes time-triggered/rate-limited message number. The method of receiving and managing the time-based and standard message data. While completing the sequence integrity check, the received message of the invention can also check the time integrity of the time-triggered network message, and the function can be configured. By rearranging the time sequence of the network message, the design of the redundancy management module is simplified, and the redundancy management of the network message with single channel, double channel, three channel and more channels can be adaptively supported, and the redundant frames and more channels can be effectively managed. Non-redundant frames are distinguished and processed, and a scourable receiving FIFO buffer is adopted to realize pipelined message data processing with high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统及方法
本专利技术属于多通道冗余通信接收数据管理领域，涉及一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统及方法。
技术介绍
时间触发以太网是在IEEE802.3标准以太网技术的基础上增加了分布式网络时钟同步、时间触发通信和可靠性保证等技术形成的。时间触发以太网支持双冗余或三冗余通信，冗余通信运行在多条独立的物理链路上，通过对数据链路层进行适应性改造，为上层协议的通信链路提供统一数据接口。由于时间触发数据并发传输特性，多个通道冗余报文到达接收节点时序情况复杂，接收冗余处理难度较大。现在已经存在的以太网领域内冗余通信管理的方法都不能适用于时间触发以太网接收管理。中国专利CN200410042985.0公开的基于冗余网络的数据通信方法中，需要网络节点周期性发送网络诊断信息，维护网络状态信息表，并根据网络状态判决出一个最优路径进行冗余报文传输；中国专利CN200580038914.6公开的冗余和非冗余报文的接收中，给出的冗余链路中有效报文和冗余报文的接收判别方法没有时间窗口的检查也没有给出具体接收管理方式，不适用于对于时间要求苛刻的时间触发以太网的接收管理。中国专利CN201110185004.8公开的基于虚链路路由冗余协议的报文发送、接收方法、装置及系统中，定义了路由冗余协议相关控制报文的发送接收方法，与本专利技术中不需要额外控制报文的冗余接收管理方法有本质不同。对于时间触发以太网的接收管理，目前暂没有公开的用于时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统及方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，当报文数据为时间触发/速率受限报文数据时，包括以下步骤：1)时间触发/速率受限报文首先传输到MAC层，经MAC层进行协议处理后的数据流传送至报文控制信息捕获模块，报文数据传送至可冲刷接收FIFO模块；2)报文控制信息捕获模块捕获当前时间触发/速率受限报文的报文控制信息并生成虚链路编号N，将报文控制信息和虚链路编号N共同传递至完整性检查模块；3)通过完整性检查模块检查报文的完整性，并将检查有效的报文的报文信息传递至控制信息时序重排模块，检查无效的报文丢弃；4)通过控制信息时序重排模块对报文信息进行时序重排后送至冗余管理模块，使冗余管理模块同一个时刻仅执行一个数据包的冗余管理；5)通过冗余管理模块对报文信息进行冗余管理，判断报文的有效性；并将有效报文的帧信息写入到控制信息FIFO模块中，无效的报文丢弃；6)通过接收数据分发模块读取控制信息FIFO模块中存储的报文控制信息，并根据报文控制信息从可冲刷接收FIFO模块中读取报文数据，并将速率受限报文和时间触发报文分别写入端节点控制器的速率受限接收缓存和时间触发接收缓存。本专利技术进一步的改进在于：一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，当报文数据为标准报文数据时，包括以下步骤：a)通过报文控制信息捕获模块检测MAC层接收到标准报文时，报文控制信息捕获模块根据标准通道选择控制信号将所选通道的标准报文控制信息写入到控制信息FIFO模块中，非选定通道的标准报文直接丢弃；b)通过接收数据分发模块从控制信息FIFO模块中读取标准报文的控制信息，并根据控制信息从可冲刷接收FIFO模块中读出相应标准报文数据并写入到端节点控制器的标准接收缓存。步骤2)生成虚链路编号N的具体方法为：根据报文控制信息捕获模块提取的虚链路号与配置控制模块传递至报文控制信息捕获模块的虚链路信息将接收的时间触发/速率受限报文的虚链路号映射转换为一个虚链路编号N，该编号表示当前虚链路是接收节点的第N条虚链路。步骤3)检查报文的完整性包括时间完整性检查和顺序完整性检查；其中：时间完整性检查是在MAC层接收到一个时间触发网络报文数据时，检查报文的接收时刻点是否落在所属虚链路预期的接收时间窗口内，落在接收时间窗口内，将报文的控制信息传递给控制信息时序重排模块；没有落在对应时间窗口内时，根据软件配置对当前报文进行处理；顺序完整性检查是对MAC接收的时间触发网络报文和速率受限报文的序列号进行检查，当接收到某一条虚链路的网络报文时，检查序列号是否遵守以下规则：a、上电复位后，虚链路的第一个报文的序列号为0，后续报文序列号都累加1；b、当前报文的前一个报文的序列号为0xFF时，序列号回转到1继续累加；c、每当端系统发生复位时，所有虚链路的序列号都将从0开始；符合规则的报文则顺序完整性检查通过，报文控制信息提交到控制信息时序重排模块；否则，完整性检查模块将报文丢弃信号给至可冲刷接收FIFO模块进行报文数据冲刷丢弃。步骤3)或步骤5)无效的报文丢弃的具体方法为：完整性检查模块或冗余管理模块将报文丢弃信号送至可冲刷接收FIFO模块中，通过可冲刷接收FIFO模块进行数据冲刷，丢弃无效的报文。报文控制信息包括报文的虚链路ID号、报文类型、报文长度和序列号信息。步骤5)判断报文的有效性的具体方法为：冗余管理模块通过内部设置的RAM表中的序列号值与新报文的序列号值进行对比判断报文的有效性；当新报文的序列号是RAM表中对应虚链路已经接收的序列号，新报文为无效报文；否则，新报文为有效报文。可冲刷接收FIFO模块冲刷和写入操作都以一帧网络报文为单位。可冲刷接收FIFO模块的个数与冗余的MAC接收通道个数相同。一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理系统，包括报文控制信息捕获模块、完整性检查模块、控制信息时序重排模块、冗余管理模块、控制信息FIFO模块、可冲刷接收FIFO模块和接收数据分发模块；其中：报文控制信息捕获模块用于同时对冗余的MAC接收通道独立进行检测，当MAC层接收到一个时间触发网络报文或速率受限网路报文时，报文控制信息提取模块会捕获当前报文的报文控制信息，并提交到完整性检查模块；当MAC层接收到一个标准网络报文时，报文控制信息捕获模块根据配置控制信息将报文控制信息写入到控制信息FIFO模块；完整性检查模块用于对MAC通道独立进行完整性检查，通过完整性检查的报文数据送至控制信息时序重排模块；未通过完整性检查的报文数据，完整性检查模块将报文丢弃信号给至可冲刷接收FIFO模块；控制信息时序重排模块用于将随机到达的相互冗余的时间触发通信网络包的帧控制信息进行重新排序后提交至冗余管理模块，使冗余管理模块同一个时刻仅执行一个数据包的冗余管理；冗余管理模块用于处理时间触发通信和速率受限通信的报文，并判断报文的有效性，并将有效报文的帧信息写入到控制信息FIFO模块中，无效的报文丢弃；控制信息FIFO模块用于当接收的报文数据被确认接收时，写入报文数据的控制信息；可冲刷接收FIFO模块用于缓存接收管理模块接收处理的网络报文，并当接到MAC层、完整性检查模块和冗余管理模块给出当前报文丢弃信号时，进行数据冲刷丢弃报文数据；接收数据分发模块用于读取控制信息FIFO模块中的报文控制信息，并根据报文控制信息将可冲刷接收FIFO模块中的帧数据读出来并写入到时间触发以太网端节点控制器的相应类型的数据缓存中。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，其特征在于，当报文数据为时间触发/速率受限报文数据时，包括以下步骤：1)时间触发/速率受限报文首先传输到MAC层，经MAC层进行协议处理后的数据流传送至报文控制信息捕获模块，报文数据传送至可冲刷接收FIFO模块；2)报文控制信息捕获模块捕获当前时间触发/速率受限报文的报文控制信息并生成虚链路编号N，将报文控制信息和虚链路编号N共同传递至完整性检查模块；3)通过完整性检查模块检查报文的完整性，并将检查有效的报文的报文信息传递至控制信息时序重排模块，检查无效的报文丢弃；4)通过控制信息时序重排模块对报文信息进行时序重排后送至冗余管理模块，使冗余管理模块同一个时刻仅执行一个数据包的冗余管理；5)通过冗余管理模块对报文信息进行冗余管理，判断报文的有效性；并将有效报文的帧信息写入到控制信息FIFO模块中，无效的报文丢弃；6)通过接收数据分发模块读取控制信息FIFO模块中存储的报文控制信息，并根据报文控制信息从可冲刷接收FIFO模块中读取报文数据，并将速率受限报文和时间触发报文分别写入端节点控制器的速率受限接收缓存和时间触发接收缓存。

【技术特征摘要】
1.一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，其特征在于，当报文数据为时间触发/速率受限报文数据时，包括以下步骤：1)时间触发/速率受限报文首先传输到MAC层，经MAC层进行协议处理后的数据流传送至报文控制信息捕获模块，报文数据传送至可冲刷接收FIFO模块；2)报文控制信息捕获模块捕获当前时间触发/速率受限报文的报文控制信息并生成虚链路编号N，将报文控制信息和虚链路编号N共同传递至完整性检查模块；3)通过完整性检查模块检查报文的完整性，并将检查有效的报文的报文信息传递至控制信息时序重排模块，检查无效的报文丢弃；4)通过控制信息时序重排模块对报文信息进行时序重排后送至冗余管理模块，使冗余管理模块同一个时刻仅执行一个数据包的冗余管理；5)通过冗余管理模块对报文信息进行冗余管理，判断报文的有效性；并将有效报文的帧信息写入到控制信息FIFO模块中，无效的报文丢弃；6)通过接收数据分发模块读取控制信息FIFO模块中存储的报文控制信息，并根据报文控制信息从可冲刷接收FIFO模块中读取报文数据，并将速率受限报文和时间触发报文分别写入端节点控制器的速率受限接收缓存和时间触发接收缓存。2.一种时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，其特征在于，当报文数据为标准报文数据时，包括以下步骤：a)通过报文控制信息捕获模块检测MAC层接收到标准报文时，报文控制信息捕获模块根据标准通道选择控制信号将所选通道的标准报文控制信息写入到控制信息FIFO模块中，非选定通道的标准报文直接丢弃；b)通过接收数据分发模块从控制信息FIFO模块中读取标准报文的控制信息，并根据控制信息从可冲刷接收FIFO模块中读出相应标准报文数据并写入到端节点控制器的标准接收缓存。3.根据权利要求1所述的时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，其特征在于，所述步骤2)生成虚链路编号N的具体方法为：根据报文控制信息捕获模块提取的虚链路号与配置控制模块传递至报文控制信息捕获模块的虚链路信息将接收的时间触发/速率受限报文的虚链路号映射转换为一个虚链路编号N，该编号表示当前虚链路是接收节点的第N条虚链路。4.根据权利要求1所述的时间触发以太网端节点的冗余通信接收管理方法，其特征在于，所述步骤3)检查报文的完整性包括时间完整性检查和顺序完整性检查；其中：时间完整性检查是在MAC层接收到一个时间触发网络报文数据时，检查报文的接收时刻点是否落在所属虚链路预期的接收时间窗口内，落在接收时间窗口内，将报文的控制信息传递给控制信息时序重排模块；没有落在对应时间窗口内时，根据软件配置对当前报文进行处理；顺序完整性检查是对MAC接收的时间触发网络报文和速率受限报文的序列号进行检查，当接收到某一条虚链路的网络报文时，检查序列号是否遵守以下规则：a、上电复位后，虚链路的第一个报文的序列号为0，后续报文序列号都累加1；b、当前报文的前一个报文的序列号为0xFF时，序列号回转到1继续累加；c、每当端系统发生复位时，所有虚链路的序列号都将从0开始；符合规则的报文则顺序完整性检查通过，报文控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐金锋，刘露，徐丹妮，郑堃，唐雷雷，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61